KR20190098811A - 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템 및 화재감지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템 및 화재감지방법 대한 것이다. 보다 상세하게는 건물내에 설치되어 연기입자농도를 실시간으로 감지하는 연기감지기; 가연물 소스 종류별로 시간에 따른 연기입자농도를 측정한 다수의 화재종류별데이터를 저장하는 데이터베이스; 및 상기 연기감지기에서 측정된 측정데이터를 실시간으로 수신받아 시간에 따른 연기입자농도 변화인 연기농도변화데이터를 생성하여 상기 데이터베이스에 저장된 다수의 화재종류별데이터와 매칭하여 화재원인을 분석하는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템에 관한 것이다.

Description

화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템 및 화재감지방법{Fire early Detection System and method for analyzing fire cause}

본 발명은 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템 및 화재감지방법 대한 것이다.

일반적으로 대단위 주거공간, 아파트, 공동 주택, 빌딩 등과 같이 다수의 세대가 밀집해서 거주하는 형태의 거주지에서 화재가 발생할 경우, 실제 화재가 발생한 세대 또는 각 세내 실내가 아닌, 복도에 있는 별도의 음향 장치에 의한 경보의 소리로 화재 여부를 알리는 형태이다. 이러한 경보 음량은 부착된 음향 장치를 중심으로 1미터 떨어진 위치에서 90dB 이상이 되는 것으로 되어 있다.

이러한, 화재 발생을 경보하는 자동 화재 탐지 장치에는 수신기, 화재감지기, 발신기, 중계기, 표시등, 유도등, 음향장치 및 시각경보기 등이 있다.

수신기는 P형, R형, GP형, GR형 및 M형으로 구분되며, 감지기와 연결되어 화재가 발생된 곳을 탐지하는 설비를 의미하며, 감지기는 열, 연기, 화염 및 가스를 감지할 수 있는 감지기로 구분되며, 작동 방식에 따라서 차동식, 정온식, 보상식, 열식, 이온화식 및 연기식 등으로 구분되고 감지 성능에 따라서 특종, 1종, 2종 및 3종 등으로 구분된다.

발신기는 화재를 발견한 사람이 수동으로 스위치를 조작하여 화재 통보 신호가 수신기 또는 중계기로 발신되도록 하는 설비를 의미하며, 기능에 따라서 P형, T형 및 M형으로 구분되며, 설치 장소에 따라서는 옥외형 및 옥내형으로 구분한다.

중계기는 감지기 또는 발신기(M형 발신기 제외) 작동에 의한 신호 또는, 가스 누설 경보기의 탐지부로부터 가스누설 신호를 입력받은 후, 이를 수신기(M형 수신기 제외), 가스 누설 경보기 등 또는, 이와 유사한 경보 설비에 제어 신호를 발신하고, 자각각의 감지기나, 발신기 또는, 가스 누설 경보기의 탐지부의 신호를 회선마다 고유의 신호로 변환시켜 전달한다.

표시등 및 유도등은 화재 발생 시 인명의 안전을 위하여 비상 탈출구 또는 피난을 위한 설비까지 안전하게 대피할 수 있도록 등화나 표지등을 이용한 피난기구이며, 음향장치는 화재 경부를 음향으로 알려주는 설비로써, 상기에 언급한 바와 같이, 1m 떨어진 위치에서 90dB 이상이 되며, 감지기의 작동과 연동하여 작동할 수도 있다.

시각경보기는 빛의 점멸에 의하여 화재 발생을 안내하는 장치이다. 통상의 소방 관리에 사용되는 화재 수신기는 화재를 감지하여, 화재 신호를 직, 간접적으로 관리자 또는 소방관제 센터로 화재 경보를 알리게 된다. 이 때, 화재 신호에 따라 자동으로 옥내외의 소화 설비인 스프링클러를 제어하여 화재를 진압하게 된다.

또한, 연기식 화재감지기는 유입되는 연기의 농도변화를 감지하는 수단에 따라 광전식 연기감지기와 이온화식 연기감지기로 구분된다. 광전식 연기감지기는 발광원인 발광소자와, 발광소자에서 조사된 빛을 수광하는 수광센서에 의해 변화되는 연기농도를 감지하며, 이온화식 감지기는 아메리슘동위원소의 물질을 이용하여 연기농도의 변화를 감지한다. 한편, 광전식 연기감지기는 화재발생시 연기농도의 변화를 소정의 전기적 신호로 변환하여 경보를 발생시키게 된다.

그러나 현재 화재감지시스템은 건물 내에 설치된 다수의 연기감지기 등의 측정데이터를 통해 화재를 감지하여 경보하는데 그치고 있는 실정이다.

따라서 고감도의 연기감지기를 통해 실시간으로 연기농도변화를 측정하여, 화재확산예측, 상황판단, 최초화재 위치판단, 및 최초화원이 무엇인지를 분석할 수 있고, 이러한 최초화원을 통해 화재의 원인을 판단할 수 있는 종합 화재감지시스템의 개발이 요구되었다.

대한민국 등록특허 제1772822호 대한민국 등록특허 제1439860호 대한민국 등록특허 제1784755호

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 가연물 소스 종류별로 시간에 따른 연기입자농도를 측정한 다수의 화재종류별데이터를 DB화하여, 연기감지기에 의해 화재를 감지하게 된 경우, 최초 연기감지기의 연기농도변화데이터를 측정하여, 데이터베이스에 저장된 다수의 화재종류별데이터와 매칭하여 화재원인을 분석할 수 있는, 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템 및 화재감지방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 실시예 따르면, 정상모드시, 특정주기로 복수의 연기감지기에 순차적으로 브로드캐스트 명령을 전송하고, 화재발생모드시, 연기농도변화데이터를 획득할 때까지, 최초 연기감지기에만 브로드캐스트 명령을 전송하거나, 또는 최초 연기감지기에 전송하는 브로드캐스트 명령의 빈도를 증가시키도록 제어하여 보다 신속하고 효율적으로 연기농도변화데이터를 측정하여, 데이터베이스에 저장된 다수의 화재종류별데이터와 매칭하여 화재원인을 분석할 수 있는, 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템 및 화재감지방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 목적은, 화재감지시스템에 있어서, 건물내에 설치되어 연기입자농도를 실시간으로 감지하는 연기감지기; 가연물 소스 종류별로 시간에 따른 연기입자농도를 측정한 다수의 화재종류별데이터를 저장하는 데이터베이스; 및 상기 연기감지기에서 측정된 측정데이터를 실시간으로 수신받아 시간에 따른 연기입자농도 변화인 연기농도변화데이터를 생성하여 상기 데이터베이스에 저장된 다수의 화재종류별데이터와 매칭하여 화재원인을 분석하는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템으로서 달성될 수 있다.

그리고 연기감지기는 측정된 연기입자 농도를 분석수단의 수신기로 전송하는 전송부를 포함하고, 연기감지기는 복수로 구성되며, 상기 복수의 연기감지기에 특정주기로 릴레이 브로드캐스트 명령을 전송하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 데이터베이스에는 복수의 연기감지기 각각의 위치데이터가 저장되고, 상기 분석수단은, 상기 복수의 연기감지기 중 연기농도가 설정된 임계값이상이라고 측정된 최초 연기감지기의 위치를 기반으로 화재최초위치를 판단하는 최초화재위치판단부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 분석수단은, 최초 연기감지기에서 측정된 측정데이터를 실시간으로 수신받아 시간에 따른 연기입자농도 변화인 연기농도변화데이터를 생성하는 연기농도변화데이터생성부; 및 상기 연기농도변화데이터와 다수의 화재종류별데이터를 매칭하여, 최초화원을 판단하는 화재원인분석부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 화재원인분석부는 상기 연기농도변화데이터와 다수의 화재종류별데이터간에 피크값, 피크값 도달시간, 피크값까지의 기울기를 대비하여 최초화원을 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 제어기는, 정상모드시, 특정주기로 상기 복수의 연기감지기에 순차적으로 브로드캐스트 명령을 전송하고, 화재발생모드시, 상기 연기농도변화데이터를 획득할 때까지, 상기 최초 연기감지기에만 브로드캐스트 명령을 전송하거나, 또는 상기 최초 연기감지기에 전송하는 브로드캐스트 명령의 빈도를 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 데이터베이스에 저장된 다수의 화재종류별데이터는 목재 화재에 따른 연소데이터, 종이 화재에 따른 연소데이터, 면심지 화재에 따른 연소데이터, 노멀햅탄 화재에 따른 연소데이터, 우레탄 화재에 따른 연소데이터인 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 카테고리로서 본 발명의 목적은, 화재감지방법에 있어서, 가연물 소스 종류별로 시간에 따른 연기입자농도를 측정하여 다수의 화재종류별데이터를 데이터베이스에 DB화하는 단계; 건물내에 설치된 연기감지기가 연기입자농도를 실시간으로 측정하는 단계; 및 분석수단이 상기 연기감지기에서 측정된 측정데이터를 실시간으로 수신받아 시간에 따른 연기입자농도 변화인 연기농도변화데이터를 생성하여 상기 데이터베이스에 저장된 다수의 화재종류별데이터와 매칭하여 화재원인을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지방법으로서 달성될 수 있다.

그리고 DB화하는 단계는, 상기 가연물 소스 종류별로 반복적으로 시간에 따른 연기농도변화데이터를 획득하고 감도편차를 보정하여 화재종류별데이터를 DB화하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 화재원인을 분석하는 단계는, 최초화재위치판단부가 복수의 연기감지기 중 연기농도가 설정된 임계값이상이라고 측정된 최초 연기감지기의 위치를 기반으로 화재최초위치를 판단하는 단계; 연기농도변화데이터생성부가 상기 최초 연기감지기에서 측정된 측정데이터를 실시간으로 수신받아 시간에 따른 연기입자농도 변화인 연기농도변화데이터를 생성하는 단계; 및 화재원인분석부가 상기 연기농도변화데이터와 다수의 화재종류별데이터를 매칭하여, 최초화원을 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 최초화원을 판단하는 단계에서, 상기 화재원인분석부는 상기 연기농도변화데이터와 다수의 화재종류별데이터간에 피크값, 피크값 도달시간, 피크값까지의 기울기를 대비하여 최초화원을 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 제어기는, 정상모드시, 특정주기로 상기 복수의 연기감지기에 순차적으로 브로드캐스트 명령을 전송하고, 화재발생모드시, 상기 연기농도변화데이터를 획득할 때까지, 상기 최초 연기감지기에만 브로드캐스트 명령을 전송하거나, 또는 상기 최초 연기감지기에 전송하는 브로드캐스트 명령의 빈도를 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템 및 화재감지방법에 따르면, 가연물 소스 종류별로 시간에 따른 연기입자농도를 측정한 다수의 화재종류별데이터를 DB화하여, 연기감지기에 의해 화재를 감지하게 된 경우, 최초 연기감지기의 연기농도변화데이터를 측정하여, 데이터베이스에 저장된 다수의 화재종류별데이터와 매칭하여 화재원인을 분석할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템 및 화재감지방법에 따르면, 정상모드시, 특정주기로 복수의 연기감지기에 순차적으로 브로드캐스트 명령을 전송하고, 화재발생모드시, 연기농도변화데이터를 획득할 때까지, 최초 연기감지기에만 브로드캐스트 명령을 전송하거나, 또는 최초 연기감지기에 전송하는 브로드캐스트 명령의 빈도를 증가시키도록 제어하여 보다 신속하고 효율적으로 연기농도변화데이터를 측정하여, 데이터베이스에 저장된 다수의 화재종류별데이터와 매칭하여 화재원인을 분석할 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연기감지기의 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분석수단의 구성도,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 정상모드시 데이터 릴레이방식을 나타낸 블록도,
도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 화재발생모드시 데이터 릴레이방식을 나타낸 블록도,
도 4c는 본 발명의 제2실시예에 따른 화재발생모드시 데이터 릴레이방식을 나타낸 블록도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지방법의 흐름도,
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 화재실험장 규격을 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명의 실험예에 따라 복수의 연기감지기가 설치된 실험장 사진,
도 8a,b는 목재 화재에 따른 본 발명의 실험 전, 후 사진,
도 9a,b는 종이 화재에 따른 본 발명의 실험 전, 후 사진,
도 10a,b는 면심지 화재에 따른 본 발명의 실험 전, 후 사진,
도 11a,b는 노멀햅탄 화재에 따른 본 발명의 실험 전, 후 사진,
도 12a,b는 노멀우레탄 화재에 따른 본 발명의 실험 전, 후 사진,
도 13은 본 발명의 실험예에서 측정된 목재 화재 시간에 따른 연기농도변화량 그래프,
도 14는 본 발명의 실험예에서 측정된 종이 화재 시간에 따른 연기농도변화량 그래프,
도 15는 본 발명의 실험예에서 측정된 면심지 화재 시간에 따른 연기농도변화량 그래프,
도 16은 본 발명의 실험예에서 측정된 노멀햅탄 화재 시간에 따른 연기농도변화량 그래프,
도 17은 본 발명의 실험예에서 측정된 노멀우레탄 화재 시간에 따른 연기농도변화량 그래프를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템(1)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템(1)의 구성도를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템(1)은 전제적으로, 건물 내에 다수 설치되어지는 연기감지기(100), 분석수단(200), 데이터베이스(300)를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. 연기감지기(100)는 건물내에 설치되어 연기입자농도를 실시간으로 감지하게 된다.

그리고 데이터베이스(300)에는 복수의 연기감지기(100)의 위치정보데이터가 저장되며, 가연물 소스 종류별로 시간에 따른 연기입자농도를 측정한 다수의 화재종류별데이터를 저장하게 된다.

또한, 분석수단(200)은 연기감지기(100)에서 측정된 측정데이터를 실시간으로 수신받아 시간에 따른 연기입자농도 변화인 연기농도변화데이터를 생성하여 데이터베이스(300)에 저장된 다수의 화재종류별데이터와 매칭하여 화재원인을 분석하게 된다.

본 발명의 구체적실시예에 따른 연기감지기(100)는 연기의 입자농도를 실시간으로 측정할 수 있으며, 0.05% obs/m의 분해능을 갖는다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연기감지기(100)의 단면도를 도시한 것이다. 구체적실시예에서 연기감지기(100)는 이중격벽 구조를 갖는 광전식 연기감지기(100)로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이중격벽구조를 갖는 광전식 연기감지기(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이 전체적으로 베이스(10), 하단면(26), 외부격벽(20), 내부격벽(30) 등을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. 베이스(10)는 전체적으로 판형태를 가지며 상부에 거치대(5)가 형성되어 진다. 이러한 거치대(5) 일측에 발광소자 수납부(12)가 수납되며, 거치대(5) 타측에 수광소자 수납부(14)가 수납되어 진다. 즉, 거치대(5) 일측에는 내부로 광을 조사하는 발광소자(11)가 장착되는 발광소자 수납부(12)가 수납된다. 또한, 거치대(5) 타측에는 발광소자(11)에 의해 조사된 광에 의해 연기입자에 의해 생기는 산란광을 수광하는 수광소자(13)가 장착되는 수광소사 수납부(14)가 수납된다.

또한, 외부격벽(20)과 내부격벽(30)에 의해 이중격벽구조를 갖는 암실을 형성하게 되며, 외부격벽(20)은 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형상으로 베이스(10)의 하부측으로 돌출되어 연기감지기(100)의 외벽을 형성하게 됨을 알 수 있다. 또한, 연기유입부(23)는 이러한 외부격벽(20)의 외면 하부측에 형성되게 된다.

그리고 내부격벽(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, 전체적으로 원통형상이며, 하단면의 상부면에서 상부측으로 돌출되고, 내부격벽(30) 외면이 외부격벽(20)의 내면과 특정간격 이격되어 배치됨으로써, 외부격벽(20)과 내부격벽(30) 사이에 특정 사이공간(33)을 형성할 수 있도록 구성됨을 알 수 있다. 또한, 내부격벽(30)의 길이는 외부격벽(20)의 길이보다 작게 형성되어 내부격벽(30)의 상단면의 상부에 공간이 존재하게 되며 이러한 공간이 기체 유동영역(32)을 형성하게 된다.

따라서 연기는 연기유입부(23)를 통해 유입되어 외부격벽(20)과 내부격벽(30) 사이의사이공간(33)의 하부측에서 상부측으로 유동된 후, 기체유동영역(32)을 거쳐 내부로 유입되게 된다. 또한, 내부격벽(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 돌기부(31)가 원주방향으로 배치되어 구성될수 있다. 이러한 돌기부(31)는 길이방향이 높이방향이고 원주방향으로 서로 소정간격 이격되어 외측으로 돌출형성된다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 외부격벽(20)의 상단면에 내측으로 연결된 내부유동가이드부(24)를 포함하고 있음을 알 수 있다. 또한, 이러한 내부유동가이드부(24)의 길이방향은 도 2에 도시된 바와 같이, 외부격벽(20)의 길이방향과 수직되는 면에서 상부측으로 1 ~ 20°정도의 각도를 형성하고 있음을 알 수 있다.

따라서 본 발명의 일실시예에 따른 연기감지기(100)는 특정각도를 갖는 내부유동가이드부(24)를 구비하게 됨으로써, 기체가 이중격벽구조를 통과할 때 압력강하를 최소화할 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 연기유입부(23)의 상단부에서 외측으로 돌출형성된 제 1가이드부(21)와, 연기유입부(23)의 하단부에서 외측으로 돌출형성된 제2가이드부(22)를 포함함을 알 수 있다. 그리고, 이러한 제1가이드부(21)의 하부면과, 제2가이드부(22)의 상부면은 연기유입부(23)로의 연기유입을 가이드하기 위해 만곡면으로 형성되게 된다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 외부격벽(20)과 내부유동가이드부(24)가 연결되는 모서리부는 특정곡률로 라운드 처리되어 있음을 알 수 있고, 또한, 내부격벽(30)의 상단면 즉 다수의 돌기부(31) 상단면 각각 역시 특정곡률로 라운드 처리되게 된다. 따라서 이러한 구성에 의해, 압력 강하율을 감소시키면서 높은 기류속도를 유지시킬 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 외부격벽(20)과 내부격벽(30) 사이의 특정공간은, 외부격벽(20)의 반경의0.3 ~ 0.6 정도의 크기로 구성됨이 바람직하다. 또한, 외부격벽(20)에 형성되는 연기유입부(23)는 도 2에 도시된 바와 같이, 외부격벽(20)의 하단부에 구비되며, 이러한 연기유입부(23)의 높이는 외부격벽(20)의 높이의 0.3 ~ 0.5 정도로 구성됨이 바람직한다. 따라서 제1, 제2가이드부(21,22)와 축소형 연기유입부(23) 구조를 가지게 됨으로써 암실 내부 방향으로 기류/입자 흐름을 가속화시킬 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 광전식 연기감지기(100)는 앞서 언급한 구조를 갖게 됨으로써, 기류유입각도에 따른 균일한 유동 특성 확보와 감지기(100) 주위의 고농도 입자분포 영역확대 및 입자 침착확률을 저감시킬 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 연기감지기(100)는, 이중 격벽 구조를 가짐으로써, 연기 유입 영역에서 상대적으로 빠른 기류 흐름을 확보하여, 감지기(100) 주위의 고농도 입자 분포 영역 확대 및 입자 침착 확률을 감소시킬 수 있고, 이중 격벽 사이의 거리를 확장하고, 외부 격벽의 내부유동가이드부(24)를 상부측으로 소정각도 경사시켜 연기가 이중격벽 사이공간(33)을 통과할 때 압력 강하를 최소화시키고, 연기유입부(23)의 스크린 공간을 축소시켜 암실 내부 방향으로 기류/입자 흐름을 가속화시키고, 이중 격벽 모서리 부분을 라운드 처리하여압력 강하율을 낮추게 됨으로써 보다 높은 기류 속도를 유지시킬 수 있게 된다.

또한, 이중 격벽 구조가 적용되어, 기류 입사 방향에 따른 내부 기류 유동특성의 변화가 거의 없어 일정한 감지성능을 가질 수 있고, 연기유입부 스크린 영역의 높이를 축소시키고, 연기유입부(23) 상하단 각각에 외측으로 돌출된 가이드부(21,22)를 형성시키고, 기류 유동 영역 상의 이중 격벽 모서리부에 라인드 처리를 하게 됨으로써, 기류 유입방향이 내부 유동 특성에 미치는 영향을 최소화하고 감지기(100) 주위에서 임계속도 이상의 기류 속도를 확보함으로써 고농도 입자 분포 영역 확대 및 입자 침착 확률을 저감시킬 수 있게 된다.

그리고 이러한 연기감지기(100) 각각은 측정된 연기입자 농도를 분석수단(200)의 수신기(210)로 전송하기 위한 전송부를 포함하여 구성된다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분석수단(200)의 구성도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 제어기(220)는 복수의 연기감지기(100)에 대해 특정주기로 릴레이 브로드캐스트 명령을 전송하도록 구성된다. 그리고 데이터베이스(300)에는 복수의 연기감지기(100) 각각의 위치데이터가 저장되며, 분석수단(200)은 복수의 연기감지기(100) 중 측정된 연기농도가 설정된 임계값이상이라고 측정된 최초 연기감지기(100)의 위치를 기반으로 화재최초위치를 판단하는 최초화재위치판단부(230)를 포함하여 구성된다.

즉, 복수의 연기감지기(100)는 릴레이방식으로 측정데이터를 수신기(210)로 전송하고, 최초화재위치판단부(230)는 이를 모니터링하면서 연기농도가 임계값이 이상이된 최초 연기감지기(100)를 판단한 후, 최초연기감지기(100)의 위치정보를 기준으로 최초화재위치를 판단하게 된다.

또한, 분석수단(200)에 구비된 연기농도변화데이터생성부(240)는, 최초 연기감지기(100)에서 측정된 측정데이터를 실시간으로 지속적으로수신받으면서 시간에 따른 연기입자농도 변화인 연기농도변화데이터를 생성하게 된다.

그리고 화재원인분석부(250)는 이러한 연기농도변화데이터와 다수의 화재종류별데이터와 매칭하여, 최초화원을 판단하게 된다. 화재원인분석부(250)는 상기 연기농도변화데이터와 다수의 화재종류별데이터간에 피크값, 피크값 도달시간, 피크값까지의 기울기를 대비하여 최초화원을 판단하게 된다.

그리고 데이터베이스(300)에 저장된 다수의 화재종류별데이터는 목재 화재에 따른 연소데이터, 종이 화재에 따른 연소데이터, 면심지 화재에 따른 연소데이터, 노멀햅탄 화재에 따른 연소데이터, 우레탄 화재에 따른 연소데이터일 수 있다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 정상모드시 데이터 릴레이방식을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. 그리고 도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 화재발생모드시 데이터 릴레이방식을 나타낸 블록도를 도시한 것이고, 도 4c는 본 발명의 제2실시예에 따른 화재발생모드시 데이터 릴레이방식을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 제어기(220)는, 정상모드시, 특정주기로 복수의 연기감지기(100)에 순차적으로 브로드캐스트 명령을 전송하여 릴레이방식으로 ID 0 ~ n 순서로 측정데이터를 수신받게 된다. 이러한 정상모드 중에, 어느 특정 연기감지기(100)에서 측정된 데이터의 연기농도가 임계치를 초과하는 경우 화재발생을 감지하고 화재발생모드로 전환하게 된다.

화재발생모드시, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제어기(220)는 연기농도변화데이터를 획득할 때까지, 최초 연기감지기(100)에만 브로드캐스트 명령을 전송하여 연기농도변화데이터를 획득할 때까지 최초 연기감지기(100)에서만 측정데이터를 전송받도록 제어한다.

또는 도 4c에 도시된 바와 같이 연기농도변화데이터를 획득할 때까지, 최초 연기감지기(100)에 전송하는 브로드캐스트 명령의 빈도를 증가시키도록 제어할 수 있다. 즉, 최초 연기감지기(100)가 ID 1이라고 할 때, 최초 연기감지기(100)에서 측정데이터를 수신받고, ID 2에서 측정데이터를 수신하고 다시 ID 1에서 측정데이터를 수신하고, ID 3에서 측정데이터를 수신하는 방식으로 빈도수를 증가시켜 연기농도변화데이터를 획득하게 된다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지방법에 대해 설명하도록 한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지방법의 흐름도를 도시한 것이다.

먼저, 가연물 소스 종류별로 시간에 따른 연기입자농도를 측정하여 다수의 화재종류별데이터를 데이터베이스(300)에 DB화하게 된다(S1). 즉, 실험실 등에서 연기감지기(100)를 통해 가연물 소스 종류별로 반복적으로 시간에 따른 연기농도변화데이터를 획득하고 감도편차를 보정하여 화재종류별데이터를 DB화하게 된다. 이러한 화재종류별데이터는 목재 화재에 따른 연소데이터, 종이 화재에 따른 연소데이터, 면심지 화재에 따른 연소데이터, 노멀햅탄 화재에 따른 연소데이터, 우레탄 화재에 따른 연소데이터일 수 있다.

그리고 건물내에 설치된 연기감지기(100)가 연기입자농도를 실시간으로 측정하게 된다. 정상모드시, 특정주기로 복수의 연기감지기(100)에 순차적으로 브로드캐스트 명령을 전송하여 릴레이 방식으로 측정데이터를 수신받게 된다(S2).

그리고 정상모드 중에, 어느 특정 연기감지기(100)에서 측정된 데이터의 연기농도가 임계치를 초과하는 경우 화재발생을 감지하고 화재발생모드로 전환하게 된다(S3). 또한, 최초화재위치판단부(230)가, 복수의 연기감지기(100) 중 연기농도가 설정된 임계값이상이라고 측정된 최초 연기감지기(100)의 위치를 기반으로 화재최초위치를 판단하게 된다(S4).

그리고 연기농도변화데이터생성부(240)는 최초 연기감지기(100)에서 측정된 측정데이터를 실시간으로 수신받아 시간에 따른 연기입자농도 변화인 연기농도변화데이터를 생성하게 된다(S5). 이때 제어기(220)는 연기농도변화데이터를 획득할 때까지, 상기 최초 연기감지기(100)에만 브로드캐스트 명령을 전송하거나, 또는 최초 연기감지기(100)에 전송하는 브로드캐스트 명령의 빈도를 증가시키도록 제어하게 된다.

그리고 화재원인분석부(250)가 이러한 연기농도변화데이터와 데이터베이스(300)에 저장된 다수의 화재종류별데이터와 매칭하여, 최초화원을 판단하게 된다(S6). 화재원인분석부(250)는 연기농도변화데이터와 다수의 화재종류별데이터간에 피크값, 피크값 도달시간, 피크값까지의 기울기를 대비하여 최초화원을 판단하게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 실험예에 대해 설명하도록 한다. 도 6은 본 발명의 실험예에 따른 화재실험장 규격을 나타낸 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 7은 본 발명의 실험예에 따라 복수의 연기감지기가 설치된 실험장 사진을 도시한 것이다. 본 발명의 실험예에 따르면, 연기종류를 판단하는 성능과 화재종류별 데이터를 DB화 하기 위하여 도 6 및 도 7과 같은 화재실험장에 가연물 Source를 연소시킨 다음 연기농도에 따른 변화데이터를 확인, 측정하였다. 화재실험장 크기는 10 m(가로) * 7 m(세로) * 4 m(높이)이고 연기감지기는 5개로 도 7과 같이 천장에 부착하였다.

도 8a,b는 목재 화재에 따른 본 발명의 실험 전, 후 사진을 도시한 것이고, 도 9a,b는 종이 화재에 따른 본 발명의 실험 전, 후 사진을 도시한 것이고, 도 10a,b는 면심지 화재에 따른 본 발명의 실험 전, 후 사진을 도시한 것이고, 도 11a,b는 노멀햅탄 화재에 따른 본 발명의 실험 전, 후 사진을 도시한 것이며, 도 12a,b는 노멀우레탄 화재에 따른 본 발명의 실험 전, 후 사진을 도시한 것이다.

또한, 도 13은 본 발명의 실험예에서 측정된 목재 화재 시간에 따른 연기농도변화량 그래프, 도 14는 본 발명의 실험예에서 측정된 종이 화재 시간에 따른 연기농도변화량 그래프, 도 15는 본 발명의 실험예에서 측정된 면심지 화재 시간에 따른 연기농도변화량 그래프, 도 16은 본 발명의 실험예에서 측정된 노멀햅탄 화재 시간에 따른 연기농도변화량 그래프, 도 17은 본 발명의 실험예에서 측정된 노멀우레탄 화재 시간에 따른 연기농도변화량 그래프를 도시한 것이다.

즉, 도 8 내지 도 12는 목재화재, 종이화재, 면심지화재, 노멀햅탄, 폴리우레탄 실험 장면을 나타낸 것으로 각 가연물 Source별로 연속특성에 따라 다량으로 연기가 발생하는 화재 등을 확인할 수 있었다.

즉, 목재 화재의 경우 초기에 연기가 서서히 발생하면서 화염이 발생하고, 화염이 발생한 시점부터는 연기가 비교적 적게 발생하고, 연소 종료 시점에서 연기가 많이 발생하는 것을 확인하였다.

또한, 종이(신문지) 화재의 경우, 점화 초기에 연기가 다량으로 발생하고, 화염이 급격하게 시료에 전파되 면서 열과 연기가 동시에 다량 발생함을 확인하였다.

그리고 면심지 화재의 경우, 점화 초기부터 종료시까지 목재나 종이보다 많은 다량의 연기가 발생함을 확인하였다.

또한, 노멀햅탄 화재의 경우 점화 초기부터 최대연기 측정시까지 서서히 증가하다 연소종료 시점까지 서서희 줄어드는 형태임을 확인하였다.

그리고 폴리우레탄 화재의 경우, 점화 초기에 연기가 어느정도 발생되고 연소 종료되면 서서히 줄어드는 형태임을 확인하였다.

도 13 내지 도 17은 목재, 종이, 면심지, 노멀햅탄, 우레탄이 연소하였을 때 본 발명의 실시예에 따른 연기감기기에서 측정한 시간에 따른 연기농도 변화량을 나타낸 것이다. 도 13 내지 도 17에서 확인할 수 있듯이 목재가 연소하는 경우 연기농도가 초기에는 거의 나타나지 않다가 급격하게 연기농도가 나타나는 것을 알 수 있다.

또한, 종이화재인 경우에는 초반에 연기가 급격하게 발생하는 특성이 있기 때문에 개발제품도 유사한 경향을 나타내는 것을 그림을 통하여 확인할 수 있다.

그리고 면심지화재인 경우에는 초반부터 많은 연기를 발생하는 특성이 있기 때문에 초기부터 급격한 연기농도 상승곡선을 볼 수 있다.

이러한 실험결과로부터 개발제품은 목재와 같은 느린 화재, 종이나 면심지와 같이 초기부터 많은 연기를 발생시키는 빠른 화재의 종류를 판단하는 성능이 있다는 것을 알 수 있다. 시험의 결과를 통해 본 발명의 실시예에서 이루고자 한 연기의 종류판별 5종에 대하여 그래프를 통해 명확이 구분되는 것을 확인 할 수 있다.

즉, 화원의 종류별도, 피크값, 피크값 도달시간, 피크값까지의 기울기가 명확히 구분되어질 수 있음을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 화재원인분석부는 연기농도변화데이터와 데이터베이스에 저장된 다수의 화재종류별데이터간에 피크값, 피크값 도달시간, 피크값까지의 기울기를 대비하여 최초화원을 판단할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템
5:거치대
10:베이스
11:발광소자
12:발광소자 수납부
13:수광소자
14:수광소자 수납부
20:외부격벽
21:제1가이드부
22:제2가이드부
23:연기유입부
24:내부유동가이드부
30:내부격벽
31:돌기부
32:기체유동영역
33:사이공간
100:이중격벽 구조를 갖는 광전식 연기감지기
200:분석수단
210:수신기
220:제어기
230:최초화재위치판단부
240:연기농도변화데이터생성부
250:화재원인분석부
300:데이터베이스

Claims (12)

1. 화재감지시스템에 있어서,
   건물내에 설치되어 연기입자농도를 실시간으로 감지하는 연기감지기;
   가연물 소스 종류별로 시간에 따른 연기입자농도를 측정한 다수의 화재종류별데이터를 저장하는 데이터베이스; 및
   상기 연기감지기에서 측정된 측정데이터를 실시간으로 수신받아 시간에 따른 연기입자농도 변화인 연기농도변화데이터를 생성하여 상기 데이터베이스에 저장된 다수의 화재종류별데이터와 매칭하여 화재원인을 분석하는 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 연기감지기는 측정된 연기입자 농도를 분석수단의 수신기로 전송하는 전송부를 포함하고,
   상기 연기감지기는 복수로 구성되며, 상기 복수의 연기감지기로 특정주기로 릴레이 브로드캐스트 명령을 전송하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 데이터베이스에는 복수의 연기감지기 각각의 위치데이터가 저장되고,
   상기 분석수단은,
   상기 복수의 연기감지기 중 연기농도가 설정된 임계값이상이라고 측정된 최초 연기감지기의 위치를 기반으로 화재최초위치를 판단하는 최초화재위치판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 분석수단은,
   상기 최초 연기감지기에서 측정된 측정데이터를 실시간으로 수신받아 시간에 따른 연기입자농도 변화인 연기농도변화데이터를 생성하는 연기농도변화데이터생성부; 및
   상기 연기농도변화데이터와 다수의 화재종류별데이터를 매칭하여, 최초화원을 판단하는 화재원인분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 화재원인분석부는 상기 연기농도변화데이터와 다수의 화재종류별데이터간에 피크값, 피크값 도달시간, 피크값까지의 기울기를 대비하여 최초화원을 판단하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제어기는,
   정상모드시, 특정주기로 상기 복수의 연기감지기에 순차적으로 브로드캐스트 명령을 전송하고,
   화재발생모드시, 상기 연기농도변화데이터를 획득할 때까지, 상기 최초 연기감지기에만 브로드캐스트 명령을 전송하거나, 또는 상기 최초 연기감지기에 전송하는 브로드캐스트 명령의 빈도를 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 데이터베이스에 저장된 다수의 화재종류별데이터는 목재 화재에 따른 연소데이터, 종이 화재에 따른 연소데이터, 면심지 화재에 따른 연소데이터, 노멀햅탄 화재에 따른 연소데이터, 우레탄 화재에 따른 연소데이터인 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지시스템.
   
8. 화재감지방법에 있어서,
   가연물 소스 종류별로 시간에 따른 연기입자농도를 측정하여 다수의 화재종류별데이터를 데이터베이스에 DB화하는 단계;
   건물내에 설치된 연기감지기가 연기입자농도를 실시간으로 측정하는 단계; 및
   분석수단이 상기 연기감지기에서 측정된 측정데이터를 실시간으로 수신받아 시간에 따른 연기입자농도 변화인 연기농도변화데이터를 생성하여 상기 데이터베이스에 저장된 다수의 화재종류별데이터와 매칭하여 화재원인을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지방법.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 DB화하는 단계는,
   상기 가연물 소스 종류별로 반복적으로 시간에 따른 연기농도변화데이터를 획득하고 감도편차를 보정하여 화재종류별데이터를 DB화하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지방법.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 화재원인을 분석하는 단계는,
    최초화재위치판단부가, 복수의 연기감지기 중 연기농도가 설정된 임계값이상이라고 측정된 최초 연기감지기의 위치를 기반으로 화재최초위치를 판단하는 단계;
    연기농도변화데이터생성부가 상기 최초 연기감지기에서 측정된 측정데이터를 실시간으로 수신받아 시간에 따른 연기입자농도 변화인 연기농도변화데이터를 생성하는 단계; 및
    화재원인분석부가 상기 연기농도변화데이터와 다수의 화재종류별데이터를 매칭하여, 최초화원을 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지방법.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 최초화원을 판단하는 단계에서, 상기 화재원인분석부는 상기 연기농도변화데이터와 다수의 화재종류별데이터간에 피크값, 피크값 도달시간, 피크값까지의 기울기를 대비하여 최초화원을 판단하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지방법.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어기는,
    정상모드시, 특정주기로 상기 복수의 연기감지기에 순차적으로 브로드캐스트 명령을 전송하고,
    화재발생모드시, 상기 연기농도변화데이터를 획득할 때까지, 상기 최초 연기감지기에만 브로드캐스트 명령을 전송하거나, 또는 상기 최초 연기감지기에 전송하는 브로드캐스트 명령의 빈도를 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화재 조기감지와 화재 유형파악이 가능한 종합 화재감지방법.

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